本技術涉及礦井建模，具體而言，涉及一種三維礦井快速建模方法及相關設備。

背景技術：

1、在現實生活中，基于開采煤礦的需求，通常需要對煤礦礦井內的空間分布圖進行檢測。在對礦井進行空間建模的過程中，常采用激光雷達、視覺傳感器等進行空間信息采集，然后再對煤礦礦井內部的空間進行三維構建。然而，這種方法在實際應用的過程中存在著一些顯著的問題和局限性。

2、首先，現有的三維重建技術多是基于激光雷達和視覺傳感器進行三維重建。雖然激光雷達能夠快速獲取空間信息，但其精度容易受到煤礦礦井內復雜環(huán)境因素的影響，如灰塵、漂浮小顆粒和水汽等。這些因素會干擾激光信號的傳播和反射，導致采集數據的準確性降低，從而影響最終的三維重建效果。

3、其次，目前所采用的視覺傳感器多為平面級的二維圖像傳感器。這類傳感器只能獲取一個范圍內的投影信息，即二維圖像，而無法對范圍內投影部分的特征物體的深度信息進行表征。這種局限性使得三維空間信息的獲取變得困難，進而影響了三維重建的精確度和完整性。

4、此外，現有的三維重建技術通常會根據傳感器得到的點云數據進行物體表面形狀擬合，從而實現物體建模。這種方法雖然可以實現三維重建，但建模效率較低。在復雜的礦井環(huán)境中，需要處理大量的點云數據，這不僅耗時較長，而且對計算資源的要求也較高，不利于快速建模和實時更新。

5、更為重要的是，現有的煤礦礦井三維重建策略，多是對現有的傳感數據進行簡單拼接，而無法對其數據進行深度融合。這種簡單的數據處理方式導致重建效果很差，無法準確反映礦井內部的復雜結構和設備分布。同時，這種方法只能構建靜態(tài)的三維場景，無法適應礦井環(huán)境的動態(tài)變化，如設備移動、空間結構改變等情況。

6、因此，如何將煤礦礦井內的場景進行快速的三維重建，同時還能保證局部細節(jié)的低誤差率是亟待解決的問題。業(yè)界迫切需要一種能夠快速、準確、動態(tài)地對礦井進行三維建模的方法，以滿足礦井安全監(jiān)測、設備管理和空間規(guī)劃等多方面的需求。

7、針對上述問題，現有技術亟需改進。

技術實現思路

1、本技術的目的在于提供一種三維礦井快速建模方法及相關設備，能夠快速、準確地對礦井進行三維建模。

2、第一方面，本技術提供了一種三維礦井快速建模方法，基于設置有超聲掃描設備和深度相機檢測設備的移動裝置對礦井內部進行三維建模，包括步驟：

3、a1.獲取移動裝置沿礦井移動時采集的超聲掃描數據和深度相機拍攝數據；

4、a2.根據所述超聲掃描數據，從三維空間塊庫中匹配出對應的參考三維空間塊作為選配三維空間塊進行拼接，以實現對礦井空間的建模；

5、a3.根據所述深度相機拍攝數據進行設備定位和設備識別；

6、a4.根據設備識別結果和設備定位結果，從設備模型庫中提取對應的設備模型放置在相應的位置，實現對礦井內部的三維建模。

7、基于設置有超聲掃描設備和深度相機檢測設備的移動裝置對礦井內部進行三維建模，通過獲取超聲掃描數據和深度相機拍攝數據，結合三維空間塊庫和設備模型庫，實現了對礦井空間和內部設備的快速建模，從而解決了現有技術中建模效率低、精度差的問題，能夠快速、準確地對礦井進行三維建模。

8、優(yōu)選地，所述的三維礦井快速建模方法，還包括步驟：

9、a5.在完成礦井內部的三維建模后，獲取移動裝置在礦井中巡檢時實時采集的超聲掃描數據和深度相機拍攝數據，用以對所述三維建模結果進行動態(tài)更新。

10、這種方法可以實現礦井模型的動態(tài)更新，及時反映礦井內部環(huán)境的變化，保持三維模型的準確性和時效性。

11、優(yōu)選地，步驟a1中，獲取所述移動裝置沿s型路線移動時采集的超聲掃描數據和深度相機拍攝數據；

12、步驟a5中，獲取移動裝置沿s型路線巡檢時實時采集的超聲掃描數據和深度相機拍攝數據，用以對三維建模結果進行動態(tài)更新。

13、移動裝置沿s型路線移動以采集超聲掃描數據和深度相機拍攝數據，可以使采集的數據更全面地覆蓋礦井空間，減少數據采集的盲區(qū)。

14、優(yōu)選地，步驟a2包括：

15、根據所述移動裝置在所述超聲掃描數據的采集時刻的位置，對所述超聲掃描數據進行位置標定；

16、利用預訓練的三維空間塊識別模型對所述超聲掃描數據進行識別，以從三維空間塊庫中匹配出對應的參考三維空間塊作為選配三維空間塊；

17、根據所述超聲掃描數據的位置標定結果對所述選配三維空間塊進行拼接。

18、優(yōu)選地，所述參考三維空間塊包括多個子空間塊；所述三維空間塊庫中記錄有各所述參考三維空間塊的各所述子空間塊對應的最優(yōu)識別算法；

19、步驟a3包括：

20、a301.根據所述深度相機拍攝數據以及所述移動裝置在深度相機拍攝數據的采集時刻的位置，對拍攝到的設備進行定位；

21、a302.根據各設備的定位結果確定各設備所處的所述子空間塊；

22、a303.根據各設備所處的所述子空間塊和對應的選配三維空間塊，從所述三維空間塊庫中查詢得到對應的最優(yōu)識別算法；

23、a304.利用對應的所述最優(yōu)識別算法對各設備進行分類識別。

24、優(yōu)選地，步驟a1之前還包括步驟：

25、a01.獲取各個參考三維空間塊的各個子空間塊的多個歷史設備數據；所述歷史設備數據包括歷史設備圖像和設備類型標注信息；

26、a02.針對每個所述子空間塊，分別采用多種不同的識別算法對相應的歷史設備數據中的歷史設備圖像進行分類識別，并對比識別結果和對應的所述設備類型標注信息，以計算各種識別算法對于所述子空間塊的識別準確率；

27、a03.以所述識別準確率最高的識別算法作為對應所述子空間塊的最優(yōu)識別算法，形成最優(yōu)識別算法查詢表記錄在三維空間塊庫中。

28、優(yōu)選地，所述子空間塊分為重要子空間塊和非重要子空間塊；

29、步驟a3中，僅對位于重要子空間塊中的設備進行分類識別；

30、步驟a4中，對于位于重要子空間塊中的設備，從設備模型庫中提取對應的設備模型放置在相應的選配三維空間塊內的對應位置；對于位于非重要子空間塊的設備，用一預設形狀的簡化模型放置在相應的選配三維空間塊內的對應位置。

31、第二方面，本技術提供了一種三維礦井快速建模裝置，基于設置有超聲掃描設備和深度相機檢測設備的移動裝置對礦井內部空間進行三維建模，包括：

32、第一獲取模塊，用于獲取移動裝置沿礦井移動時采集的超聲掃描數據和深度相機拍攝數據；

33、空間建模模塊，用于根據所述超聲掃描數據，從三維空間塊庫中匹配出對應的參考三維空間塊作為選配三維空間塊進行拼接，以實現對礦井空間的建模；

34、定位識別模塊，用于根據所述深度相機拍攝數據進行設備定位和設備識別；

35、設備建模模塊，用于根據設備識別結果和設備定位結果，從設備模型庫中提取對應的設備模型放置在相應的選配三維空間塊內的對應位置，實現對礦井內部的三維建模。

36、第三方面，本技術提供了一種電子設備，包括處理器和存儲器，所述存儲器存儲有所述處理器可執(zhí)行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時，運行如前文所述的三維礦井快速建模方法中的步驟。

37、第四方面，本技術提供了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時運行如前文所述的三維礦井快速建模方法中的步驟。

38、有益效果：本技術提供的三維礦井快速建模方法及相關設備，基于設置有超聲掃描設備和深度相機檢測設備的移動裝置對礦井內部進行三維建模，通過獲取超聲掃描數據和深度相機拍攝數據，結合三維空間塊庫和設備模型庫，實現了對礦井空間和內部設備的快速建模，從而解決了現有技術中建模效率低、精度差的問題，能夠快速、準確地對礦井進行三維建模。